JPS5857492B2 - 自動車用高強度冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

自動車用高強度冷延鋼板の製造方法

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JPS5857492B2
JPS5857492B2 JP55132344A JP13234480A JPS5857492B2 JP S5857492 B2 JPS5857492 B2 JP S5857492B2 JP 55132344 A JP55132344 A JP 55132344A JP 13234480 A JP13234480 A JP 13234480A JP S5857492 B2 JPS5857492 B2 JP S5857492B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐時効性と深絞り性に優れ、焼付硬化性を有す
るりん添加高強度冷延鋼板の連続焼鈍による製造方法に
係る。
自動車の軽量化の動きは活発で、そのための素材変換も
激しい。
中でも軟鋼板の高強度鋼板への切替は最も容易で効果も
かなり大きいため積極的に進められてむり、それととも
に高強度鋼板の材料開発も日進月歩の勢いで進められて
いる。
鋼を強化する方法としては種々あるがPの固溶体強化は
最も安価な方法で靭性が問題にならない薄鋼板の分野で
はしばしば用いられている。
この種の基本的な技術としては特公昭50−31090
号公報記載のものがある。
しかしこの技術は、主として安全車を対象としたもので
要求される特性も強度を中心としたものであった。
しかし最近の高強度薄鋼板に要求される特性はさらに複
雑、多様化している。
自動車向の用途中、薄鋼板が最も多く使われる部品は自
動車外板、内板を含めたいわゆるパネルである。
パネル用鋼板として要求される加工上の特性としては、
低降伏点(以下YP )であること、降伏点伸び(以下
YP−El)がないと、と、張出し性、深絞り性が優れ
ていること等であり、しかもこれらが時効によって劣化
しないことが条件となる。
この上に十分な耐プント性を備えている必要がある。
プント性とは部品のベコつき性のことで、この特性は部
品に加工し塗装焼付は処理した後での材料の降伏強度と
板厚とに依存する。
軽量化するため薄い素材を使うと耐プント性が十分でな
くなる。
そこで高強度鋼板が有利となる。従って、このようなパ
ネル用高強度薄鋼板が備えるべき性質としては低YP、
高El、YP−El=0というような加工性とこの加工
性が劣化しない耐時効性と塗装焼付は硬化性ということ
になる。
塗装焼付温度はせいぜい200℃であるため、このよう
な低温で硬化をもたらすものとしては鋼中の固溶C、N
の転位近傍での雰囲気形成捷たは析出によるしかない。
しかし固溶C,Nは室温でも十分拡散しうるので耐時効
劣化の原因となる。
よって室温での時効劣化を最小限とし、焼付温度での硬
化を確保する必要がある。
C,Nを比較すると拡散のための活性化エネルギーはC
の方が高い。
従ってNをアル□キルド鋼として固定しある程度Cを強
制固溶する方法が取られる。
しかしCの室温での固溶限は極めて低く通常の箱焼鈍の
ような徐冷では塗装焼付硬化性に必要なCを過飽和固溶
させるのが困難である。
このためライン内で過時効処理を施してもどうしても固
溶Cが過飽和で残る連続焼鈍による製造が有利であると
考えられる。
連続焼鈍によるりん添加鋼(以下P添加鋼という)の製
造方法に関する発行技術としては特公昭54−2781
9号公報記載の技術がある。
17かしながらパネル用高強度鋼板として十分な特性を
備えているとは言えない。
すなわち一つは深絞り性を表わすランクフォード値(以
下r値)が低く、これを高めるためには2回冷延焼鈍法
を採らなければならない。
他の一つは室温時効に釦ける劣化が犬きくYPが上昇し
YP−E7が回復するため加工が困難で、また加工がで
きたとしてもストレッチャー・ストレインと呼ばれる表
面欠陥が生ずる。
本発明は以上のような状況に鑑み連続焼鈍によるP添加
鋼のもつ高い塗装焼付硬化性を生かすため、その欠点で
ある低r値、時効劣化性を克服したものである。
すなわち低C−低Mnを中心として調整されたP添加ア
ルミキルド鋼板を低温に加熱した後、熱間圧延し、続い
て高圧下冷延した後、特別の熱サイクルで連続焼鈍を行
なうことにより高r値、耐時効劣化性が得られる。
低C−低Mnは高r値を得るための成分系であるがP添
加鋼では加工脆化と呼ばれる脆性破壊が生じこれは低C
−高Pはど著しい。
従って、C量をむやみに下げることは出来ない。
また低Cにしすぎると高強度鋼板として必要な強度が保
てない。
このような成分の鋼を低温加熱することにより有害なN
やS等を析出させ高圧下冷延一連続焼鈍により高r値、
耐時効劣化性の優れた高強度鋼板が得られた。
すなわち本発明の要旨とするところは下記のと耘りであ
る。
(1)C0,008%以上0.020%未満、Mn00
1〜0・45@、Po、05〜0.104酸可溶Alo
、o 05〜0.050 %、N 40 ppm以下、
残部Feおよび不可避的不純物元素からなる鋼を鋼片と
した後、1200’C以下に加熱して、Ar3変態点以
上で熱間圧延を行い、650〜750℃の範囲内で巻取
り続いて脱スケールを行って圧下率65多以上90%以
下の冷間圧延を行い、次いで700〜900℃に加熱後
20秒〜3分均熱し、5℃/秒以上10,000℃/秒
以下の冷却速度で冷却して320〜450℃の範囲で1
分〜10分の過時効処理を行い、室温1で冷却した後、
調質圧延を施すことを特徴とする自動車用高強度冷延鋼
板の製造方法。
(2)C0,008%以上0.020%未満、Mn0.
01〜0.45優、p 0.05〜O,]、O宏酸可溶
A10.005〜0.050 %、N 40 ppm以
下にBO,0005〜0.0050俸、S i O,5
多以下、REMO,OO5〜0.020 %、CaO0
OOO5〜0.0050%、の1種またば2種以上を含
有し、残部Feおよび不可避的不純物元素からなる鋼を
鋼片とした後、1200℃以下に加熱して、Ar3変態
点以上で熱間圧延を行い650〜750℃の範囲内で巻
取り、続いて、脱スケールを行って、圧下率65条以上
90%以下の冷間圧延を行い、次いで700〜900℃
に加熱後、20秒〜3分均熱し、5°C/秒以上10.
000°C/秒以下の冷却速度で冷却して320〜45
0℃の範囲で1分〜10分の過時効処理を行い、室温捷
で冷却した後、調質圧延を施すことP特徴とする自動車
用高強度冷延鋼板の製造方法。
次に本発明の成分限定理由について述べる。
CはP添加鋼において問題となる耐加工脆化性にとって
有効な元素でそのためには0.008 %以上は必要で
あるが添加量が多過ぎると7直が低くなるため0.02
%未満とした。
MnはSを固定して熱間脆化を防ぐため001%以上は
必要である。
0.45 %を越えると低Cとしてr値を向上させる効
果がなくなるため上限は0.45 %とした。
安定して高r値を得るためには0.2 %以下とするこ
とが好ましい。
Pは強度を荷なう主たる強化元素であり、そのためには
0.05優は必要である。
しかしP添加量が増大し過ぎると耐加工脆化性が増す。
本発明のような低C鋼にkいてはこの現象は著しいので
その上限全0.1優とした。
Alは脱酸のため、筐たNをAA’Nとして固定するた
め必要である。
そのためには最低0.005俤は必要であり、0.05
0%を越えるとアルミナ系介在物が増加して鋼の清浄度
を劣化させる。
Nは、焼鈍前もしくは焼鈍後に固溶状態で残ると集合組
織を劣化させ、また時効劣化化も大きくなるのでAlに
より固定する必要があるが、40ppmを越えると固溶
Nが残存しがちとなるので40ppm以下とした。
INとして十分固定されるには20 ppm以下とする
ことが望ましい。
さらに熱間圧延前からNを固定するものとして場合によ
って(riB添加が好ましい。
この場合Bが5ppm未満ではその効果がな(50pp
mを越えると熱間脆性を生ずる。
また、低Mn鋼の場合、SがMnSとして十分固定され
ないおそれがある。
このような場合REM(希土類元素)またはCaの添加
が望ましい。
この場合REMの下限値0.005%、Caの下限値0
.0005 %未満ではその効果がなくまたREMの上
限値0.020 %、Caの上限値0.0050 %を
越えると、かえって酸化物系介在物が増し鋼の清浄度を
劣化させる。
また場合によっては強度を補なう意味でSi添加が望ま
しい。
この場合添加量を0.5%以下とする。
0.5饅を越えると鋼板表面の化戒処理性が劣化し塗装
耐食性が悪くなるからである。
アニオン電着塗装、カチオン電着塗装の両者の下地処理
が安定してできるために(riAA−8iキルド鋼より
もSiを積極的に添加しないA[キルドの方が好ましい
次に工程条件であるが熱延の加熱温度は1200°C以
下とする必要がある。
これはN、Sなどの有害な不純物元素をできるだけ粗大
で無害な形でAl3N+MnSなどとして析出させてお
くためであり、この意味から1130℃以下の低温加熱
が好捷しい。
加熱温度の下限値は仕上終了温度がAr3変態点以上に
確保できるかどうかで決1す、これは各設備の事情によ
り異なるが1,000℃程度と考えられる。
なおスラブにする方法としては造塊、分塊を経る方法、
または連続鋳造法いずれでもよい。
次に熱延はAr3変態点温度以上で行なう必要がある。
この温度を切って圧延すると表面粗大粒となり冷延−焼
鈍後の材質が著しく劣化する。
熱延の巻取温度は、上記低温加熱中で十分析出できなか
ったものを補なう意味に訃いて650℃〜750℃の高
温で巻取る必要がある。
750℃を超えると酸洗性が著しく劣化するので750
℃以下とする。
続いて脱スケール、冷延を行なうが、冷延の全圧下率は
断面減少率で65優以上とする必要がある。
通常の冷延鋼板にむいては冷延圧下率を大きく取り過ぎ
るとかえって7値は低下しそのため60〜75倒の圧下
率が取られる。
しかしながら本発明のP添加鋼にあってはC,Mn量の
調整、特別の熱延材料の採用等から圧下率は90%程度
1で増せば増すほど高いr値が得られる。
そのため65優以上という比較的高い圧下率を採る必要
があり65優未満では十分なr値が得られない。
現状の冷間圧延ミルでは圧下率が90優を越す圧延は負
荷がかかりすぎる上に、焼鈍後に鋼板の組織が細粒とな
りすぎるため圧下率の上限を90優とする。
1.5以上の深絞り冷延鋼板並の高い7値を安定して得
るためには75%超の全圧下率で冷延を行なうことが好
ましい。
冷延法としては通常の方法にとど捷らず非対称圧延など
によってもよい。
このようにして得られた冷延鋼帯を連続焼鈍するが、加
熱温度は700〜900℃とする必要がある。
700℃未満では十分な再結晶が行なわれず、強度のわ
りには伸びが小さくなる。
捷た900℃を越えるとオーステナイトが多量に生じ集
合組織をこわす。
捷た保定時間(/i20秒未満では再結晶が十分でなく
、3分を越えると結晶粒が成長しすぎて粗大粒となるた
め20秒〜3分とし、た。
次に過時効帯捷での冷却速度であるがこれ(d5℃/S
以上とする必要がある。
5℃/S未満では過時効処理でのC析出に必要な過飽和
度が十分得られないからである。
な釦この冷却方法としてガス・ジェット法、気化ジェッ
ト法、金属ロール接触冷却法、温水焼入法、水焼入法い
ずれによってもよい。
現在、工業的に得られる冷却速度は最高10ρ00℃/
秒が限度である。
しかしながら冷却速度が大きくなると焼入ひずみ等のた
めに延性が劣化する傾向にある。
好ましい冷却速度ば30〜500’C/秒である。
しかしこの冷却速度が30℃/Sを越える場合、加熱温
度から650℃筐での冷却速度は30℃/S以下とする
ことが好ましい。
すなわち、この温度域にて変態点を通過するがこの速度
が速いと微細なセメンタイトが生じ延性を劣化させる*
不からである。
次に過時効処理ばCを析出させ時効劣化をなくすために
必要で320℃未満ではCの拡散が小さく十分析出しな
い、また450℃を越えるとこの温度での平衡固溶限筐
では速やかに析出するが平衡固溶限そのものが大きいた
め多量の固溶Cが残存し時効劣化の原因となるため32
0℃〜450℃とした。
また処理時間(r11分未満では析出に不十分であり1
0分を越えると効果が飽和するため1分〜1−0分とし
た。
最後に調質圧延は形状を整えるばかりでなく降伏点伸び
を消去し材質を調整する上にち・いても重要でその圧下
率としては0.8φ〜1.5優が好ましい。
次に実施例に基いて本発明を説明する。
第■表に示す化学成分を有する鋼を溶製した。
これらの鋼を1100℃に加熱後熱延を行なった。
仕上圧延終了温度は930℃、巻取温度(ri680°
Cであった。
この熱延板の厚みは4.0mmで、これを0.8mm1
で冷延した。
すなわち冷延圧下率は80%である。
この冷延板を次のような条件で焼鈍を行なった。
加熱速度=10℃/s、均熱条件:800℃、40秒、
冷却速度:650℃1では20℃/ s 。
それ以下でば50°C/s、過時効処理:400℃、3
分、調質圧延:1.2%。
このようにして得られた鋼板の機械的性質を第2表に示
す。
ここで引張試験はJISZ2201の5号試験片を用い
、同Z2241に規定する方法に従った。
r値は同じ試験片を用い10多ひずみを与えた時の板幅
対数ひずみと板厚対数ひずみの比テ表ワし4r=r長手
方向+r直角方向+2×r45・方向でrを算出した。
またBHとは塗装焼付硬化量を表わし、2多ひずみを与
えた時の流動応力と、除荷後170℃、20分の熱処理
を行なった後再び負荷した時の降伏応力との差で示した
さらに加工脆化性については絞り比2.2の円筒絞り成
形を行なった後、テーパーポンチの上にこの絞り部品の
口部をかぶせ口が広がるような2次戒形を行ない脆性破
壊が生じない下限の温度で示した。
第1表にむいてl’!lLl 、 3〜6,12の鋼は
本発明に従った鋼である。
階2(riP添加量が不足しており、階7,8,9,1
0ばそれぞれC,Mn。
NXPが本発明範囲の上限2越えた鋼である。
また隘11の鋼はCが本発明の下限に達していない。
第2表から明らかなように本発明に従ったNcLl。
3〜6,12の鋼は20〜25kgf /m4の降伏強
度、35〜43 kgf/miの引張強度、35〜40
φの伸びを有し、ストレッチャー・ストレインの原因と
なる時効後のYP−E7も0か0.2’%と極めて低い
捷た7値も1.6以上の高い値を有しBHも約5 kg
f Aaと高い。
さらに耐加工脆化性に関しても脆性破壊へと遷移する温
度が一50℃以下と低く良好である。
これに対しP量が不足するNCL2の鋼板では高強度鋼
板として必要な35 kgf /Itaの引張強さを満
たせない。
またC、Mn、N量がそれぞれ多すぎる覧7,8および
9の鋼板では7値が低い。
また胤9の鋼板ではYP−EAも大きい。
またP量が多すぎるNLlloの鋼板むよびC量の低す
ぎるN[111の鋼板では加工脆化が高温で生ずる。
その上Nl111の鋼板ではYP−EAも太きい。
次に処理条件の影響について実施例にて説明する。
第1表層12の鋼を用い第3表に示すような条件で熱延
、冷延、焼鈍を行なった。
第3表において符号a=dおよびfは本発明に従った処
理であるが符号eでは均熱温度が低く、符号gでは冷延
率が低く、符号りでは加熱温度が高く、符号iでは均熱
温度が高い。
また符号jでは冷却速度が、符号にでは均熱時間が、符
号lとmで過時効温度がそれぞれ本発明外であり、最後
に符号nは熱延仕上温度がAr 3変態点より下になっ
た場合である。
このような処理を受けた鋼板の機械的性質を第4表に示
す。
第4表より明らかなように本発明に従った符号a=d、
bよびfの処理では各特性ともバランスよく良好な値を
示して釦るのに対し均熱条件が本発明からはずれる符号
e、iおよびkの処理ではr値が低く、YP−Elも大
きい。
また熱延条件の異なる符号りおよびnの処理でもr値が
低い。
さらに冷延率の低い符号gの処理による場合も7値が低
い。
冷却速度の遅い符号jや過時効条件が異なる符号A、m
では時効劣化が犬きくYP −EJ’が大きい。
以上のように本発明に従がうならば引張強さ35に9
f /ma以上の高強度に加え5kyf/−程度のBH
性を有し、適度に低い降伏強度と高い7値からなる加工
性と、これらの特性が時効劣化しないい耐時効劣化性を
持ちさらに耐加工脆化性に優れたた冷延鋼板が得られる

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 I Co、oos%以上0.020%未満、Mn0.
    01〜0.45係、P O,05〜0.10%、酸可溶
    Ai、005〜0.050%、N 4011p111以
    下、残部Feおよび不可避的不純物元素からなる鋼を鋼
    片とした後、1200℃以下に加熱して、Ar3変態点
    以上で熱間圧延を行い、650〜750℃の範囲内で巻
    取り続いて脱スケールを行って圧下率65饅以上90%
    以下の冷間圧延を行い、次いで700〜900℃に加熱
    後20秒〜3分均熱し、5℃/秒以上10,000℃/
    秒以下の冷却速度で冷却して320〜450℃の範囲で
    1分〜10分の過時効処理を行い、室温まで冷却した後
    、調質圧延を施すことを特徴とする自動車用高強度冷延
    鋼板の製造方法。 2 C0,008%以上0.020 %未満、Mn0
    .01〜0.45 %、Po、05〜0.10宏酸可溶
    Alo、o O5〜0.050 %、N 40 ppm
    以下にB O,0005〜0゜0050φ、S i O
    ,5多以下、REM O,005〜0.020 %、C
    aO0OOO5〜0.0050%、の1種または2種以
    上を含有し、残部F e $−よび不可避的不純物元素
    からなる鋼を鋼片とした後、1200℃以下に加熱して
    、Ar 3変態点以上で熱間圧延を行い650〜750
    ℃の範囲内で巻取り、続いて、脱スケールを行って、圧
    下率65多以上90φ以下の冷間圧延を行い、次いで7
    00〜900℃に加熱後、20秒〜3分均熱し、5℃秒
    以上 10.000℃/秒以下の冷却速度で冷却して320〜
    450℃の範囲で1分〜10分の過時効処理を行い、室
    温1で冷却した後、調質圧延を施すことを特徴とする自
    動車用高強度冷延鋼板の製造方法。
JP55132344A 1980-09-25 1980-09-25 自動車用高強度冷延鋼板の製造方法 Expired JPS5857492B2 (ja)

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US06/302,450 US4391653A (en) 1980-09-25 1981-09-15 Process for producing cold rolled steel strip having excellent mechanical strength and useful for motor vehicles
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